Технология обработки топлива

Тема 10

10.1 Топливная система

Топливная система – это совокупность устройств и агрегатов для питания дизеля топливом.

Топливная система состоит из топливных систем высокого и низкого давлений и топливной аппаратуры. Топливная система низкого давления представляет часть топливной системы дизеля для подготовки и подачи топлива к топливной системе высокого давления и включает в себя цистерны, фильтры, насосы, смесители, сепараторы, гомогенизаторы, подогреватели, топливопроводы.

Топливная система высокого давления – это часть топливной системы дизеля для нагнетания топлива в камеры сгорания. Система высокого давления осуществляет впрыскивание топлива в камеру сгорания двигателя и включает в себя топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунку, обычно соединенные топливопроводом высокого давления. При применении насос-форсуноктопливопровод высокого давления отсутствует.

Назначение топливной системыобеспечивать использование следующих технологических процедур:

- приём и хранение топлива на судне;

- предварительная обработка топлива, включающая его подогрев, отставание, сепарирование и фильтрацию;

- подача топлива к дизелям и котлу.

Рис. 10.1.1 – Система тяжелого топлива (рекомендации CIMAC)

LA– реле уровня (H– верхнего, L – нижнего);TS– терморегулятор; T₁ – термодатчик;P₁– датчик давления; FM– расходометр; VC – вискозиметр.

Приём топлива на судно в процессе бункеровки осуществляется через расположенный на палубе приёмный патрубок, снабженный устройством для отбора пробы.

Для хранения топлив высокой вязкости и с высокой температурой застывания желательно использовать танки, расположенные в поперечной плоскости судна, имеющие меньшую поверхность соприкосновения с водой и обшивкой корпуса судна. Все танки, предназначенные для тяжёлого топлива, должны быть оборудованы змеевиками парового обогрева, который необходим для поддержания требуемой температуры топлива. Приём топлива на судно осуществляется через клапан 1. Чтобы предотвратить застывание топлива в трубопроводах, последние оборудуют паровым или электрическими спутниками. Топливоперекачивающие насосы 5- обычно винтового типа. Во избежание повреждения перед ними устанавливают фильтры грубой очистки с размерами ячей 0,5-0,3 мм. Клапанная коробка 6 обеспечивает возможность переключения с одного танка на другой. Насосами 5 топливо подаётся в отстойную цистерну 2, оборудованную змеевиком парового подогрева и датчиками верхнего и нижнего уровней. Из отстойной цистерны топливо направляется к насосам 4, подогревателям 7 и сепараторам 8. Шлам из сепараторов поступает в цистерну 9, а цистерна 10 служит для сбора отходов топлива или их сжигания в инсинераторе. Очищенное топливо поступает в расходную цистерну 3, также оборудованную паровым обогревателем, спуском отстоя и датчиком нижнего уровня.

Во избежание переполнения в цистерне предусмотрена переливная труба, ведущая в отстойную цистерну. Из расходной цистерны топливо поступает к трёхходовому крану 11, с помощью которого представляется возможность переключаться с тяжелого топлива на дизельное и наоборот. Далее топливо направляется к подкачивающим насосам 12, служащим для поднятия давления в системе до 0,4÷0,5 МПа. Это необходимо, т.к. с ростом давления поднимается температура кипения топлива, что, в свою очередь, позволяет избежать вскипания топлива в контуре циркуляции при его нагревании перед двигателем до температур 130-150 ⁰С.

При вскипании, а оно происходит при атмосферном давлении,неизбежно интенсивное паро- и газообразование, вызывающее нарушения в работе циркуляционных насосов 14, в частности, их кавитационные повреждения. Одновременно происходит потеря, вместе с газами, легких фракций. Этим объясняется то, что на судах новой постройки, на которых предусматривается работа двигателей на топливах с вязкостью выше 180 сСт, наличие подкачивающих насосов является обязательным. От насосов 12 топливо направляется в смесительную цистерну 13, в которой при переходе с одного вида топлива на другой происходит их смешивание, при котором обеспечивается мягкий переход с легкого холодного топлива на горячее тяжелое и наоборот.

За цистерной установлены циркуляционные насосы 14, подогреватель с вискозиметром 15 и перед двигателем 17 фильтр тонкой очистки. Возврат топлива от двигателя осуществляется в смесительную цистерну 13 или расходную цистерну 3. Наличие контура рециркуляции «смесительная цистерна-циркуляционные насосы – подогреватель – фильтр – дизель – цистерна» обеспечивает прокачку в нем горячего топлива при кратковременной остановке двигателя во избежание его застывания в трубах. Это необходимо, т.к. при прекращении подачи топлива к дизелю или существенном сокращении его поступления прекращается и его подогрев, а это приводит к росту вязкости топлива и следующим возможным последствиям:

- ухудшению пусковых свойств дизеля;

- повреждению ТНВД и их привода.

Циркуляционные насосы 14 останавливают лишь при длительной стоянке, но тогда система топливоподачи должна быть предварительно освобождена от тяжелого топлива путём переключения на дизельное топливо.

Эксплуатация топливной системы сводится к выполнению следующих мероприятий:

1) Поддержание требуемых температур, топлива в танках запаса и в трубопроводах на всем пути следования топлива к двигателям.

2) Контроль за уровнем топлива в отстойниках и расходных цистернах, периодический выпуск из них отстоя.

3) Контроль за системой фильтров (путём контроля перепада давления на них).

4) Контроль за работой сепараторов, предотвращающий переполнения грязевого пространства и появления воды в очищенном топливе. Выходящее из сепаратора топлива рекомендуется периодически брать на анализ.

10.2 Обработка и подача топлива к дизелям

Дляобеспечению надежной работы топливной аппаратуры судовых дизелей топливо проходит предварительную обработку, заключающуюся в отстаивании, сепарировании, фильтрации, подогреве тяжелого топлива, а иногда и предусматривающуюся химическую, гидродинамическую, магнитную и другие методы. После предварительной обработки топливо подаётся к дизелям. Предварительная обработка осуществляется для удаления из топлива механических примесей и воды, улучшения агрегатного состояния топлива, снижения его коррозионной агрессивности, повышения способности топлива к самовоспламенению и сгоранию.

Наиболее широко распространены традиционные способы обработки топлива на судах, предусматривающие очистку его от механических примесей и воды путём использования:

- гравитационных сил (отстаивание в ёмкостях);

- центробежных сил (обработка с помощью центрифугирующих устройств – сепараторов);

- полупроницаемых (фильтрующих) материалов (обработка в фильтрующих устройствах);

- гомогенизаторов, разрушающих сгущения и агломераты.